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合肥研究院實現多角度偏振成像儀面陣探測器響應非均勻性多參量校正

稿件來源：合肥物質科學研究院 責任編輯：ICAC 發布時間：2021-02-07
　　近日，中國科學院合肥物質科學研究院安徽光學精密機械研究所光學遙感研究中心研究員洪津團隊在多角度偏振成像儀（DPC）面陣探測器非均勻性校正方法研究領域取得新進展，針對DPC探測器非均勻性特點，提出多參量的非均勻性校正方法，實現探測器響應非均勻性多參量校正，校正后的探測器響應亦呈現出良好線性。相關研究成果以Non-uniformity calibration method of Space-borne Area CCD for Directional Polarimetric Camera為題，發表在Optics Express上。
　　DPC利用大視場、多角度數據探測氣溶膠和云偏振輻射特性，探測器輻射響應非均勻性影響多角度遙感圖像數據的準確性，DPC穿軌100°大視場的偏振數據融合依賴像面非均勻性平衡校正。非均勻性的校正涉及探測器、光學鏡頭、濾光片和空間雜散光等因素。面陣電荷耦合器件（CCD）作為DPC完成光電轉換的核心部件，其響應非均勻性校正尤為重要。
　　多角度偏振成像儀探測器非均勻性體現在高頻和低頻兩個方面，高頻差異體現在相鄰像素點間的快速變化，低頻差異體現在不同視場區域的整體緩慢變化。研究團隊利用探測器綜合測試系統，分析了影響非均勻校正的暗電流、幀轉移效應、溫度漂移等引起的光譜響應變化，并提出了多參量的非均勻性校正方法，實現了探測器響應非均勻性多參量校正，校正后的探測器響應亦呈現出良好線性。
　　驗證結果表明，多參量的非均勻性校正方法消除了像面低頻不均衡響應差異和鄰域高頻響應差異，探測器非均勻性噪聲、幀轉移效應、暗電流、溫度漂移影響均得到校正，校正后的單幀數據主要噪聲表現為散粒噪聲。95%滿阱單幀數據的像元響應不一致性由2.86%降至0.36%，滿足多角度探測的需求。
　　在軌運行期間，通過表觀反射率、氣溶膠和云等多個數據產品的驗證，數據滿足設計指標要求，校正方法也得到檢驗。基于多參量的非均勻性校正方法為儀器整機定標校正和在軌運行提供了數據支撐，并為多角度應用提供有效技術保障，將為后續相關偏振遙感儀器的檢測提供技術參考。
　　研究工作得到高分辨率對地觀測系統重大專項（民用部分）項目的資助。
圖1.面陣探測器單幀數據校正前后比對圖 
圖2.面陣探測器非均勻性校正前后數據直方圖
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